Sistema de almacenamiento de energía de batería, ¿por dónde empezar a controlar el 'ruido'?

Ethan Brush, experto técnico de la empresa de servicios acústicos y de ruido Acentech, publicó recientemente un informe de investigación. En su informe, señaló que a medida que la tierra se vuelve cada vez más escasa, se implementan cada vez más sistemas de almacenamiento de energía en baterías en áreas residenciales densamente pobladas, lo que ha llevado a una mayor atención al problema del ruido de los sistemas de almacenamiento de energía en baterías.

A medida que los sistemas de almacenamiento de energía en baterías se vuelven más populares y comienzan a implementarse en áreas densamente pobladas, la escasez de recursos terrestres hace que esta tendencia sea inevitable. Por lo tanto, el problema del ruido de los sistemas de almacenamiento de energía en baterías y las correspondientes medidas de control se han vuelto cada vez más importantes.

En zonas densamente pobladas como Europa, el problema del ruido de los sistemas de almacenamiento de energía en baterías es particularmente prominente y también se está intensificando gradualmente en países y regiones como Estados Unidos y Australia. Para afrontar este desafío, los fabricantes de sistemas de almacenamiento de energía en baterías deben prestar más atención al diseño acústico para proporcionar sistemas de almacenamiento de energía en baterías que satisfagan las necesidades de vida de los residentes.

Fuente de ruido

ØSistema de refrigeración

Los sistemas de almacenamiento de energía por batería, al igual que otros dispositivos electrónicos, funcionan mejor y de forma más segura a temperaturas y humedad adecuadas. Para ello se necesitan varios sistemas de refrigeración por aire o líquido. Estos sistemas suelen generar ruido, que se origina en los respiraderos, ventiladores y bombas, y este ruido suele ser constante.

Ø PCS de almacenamiento de energía

El almacenamiento de energía PCS es responsable de convertir la energía CC proporcionada por la batería en energía CA para el suministro de energía. Durante el proceso de carga, el inversor rectifica la energía CA a energía CC. Durante este proceso de conversión de energía, un cierto grado de energía se convierte en calor, por lo que se requiere refrigeración para evitar el sobrecalentamiento, generalmente a través de ventiladores, que inevitablemente genera ruido.

El proceso de convertir energía de CC en energía de CA implica una conmutación de alta velocidad para cambiar la polaridad (o dirección del flujo de corriente). En Estados Unidos, la frecuencia de la alimentación de CA es de 60 Hz, por lo que la conmutación de alta velocidad se opera dos veces en un segundo. Este proceso produce un sonido que es el doble de la frecuencia de la fuente de alimentación (120 Hz) y también produce otros armónicos (como 240 Hz, 360 Hz, 480 Hz o frecuencias más altas).

Muchos países y regiones tienen una frecuencia CA de 50 Hz, por lo que los armónicos que produce son ligeramente diferentes (100 Hz, 200 Hz, 300 Hz, 400 Hz). Estos sonidos suelen tener una característica de zumbido. Estos ruidos suelen ser más notorios en ambientes con mucho ruido de fondo, causando molestias a las personas que los rodean.

Hay tres fuentes de ruido dentro del transformador: ruido del núcleo, ruido de la bobina y ruido del ventilador. El ruido del núcleo y la bobina es causado por fuerzas magnéticas y, al igual que los inversores, los transformadores también producen sonidos de 120 Hz o 100 Hz y sus armónicos. El tercer tipo de ruido proviene del ventilador de refrigeración fuera del transformador, aunque algunos transformadores utilizan disipadores de calor en lugar de ventiladores, lo que es una opción más silenciosa.

Medidas de mitigación

Ø Obtenga más información sobre los estándares de ruido.

A nivel mundial, los países y regiones generalmente siguen normas claras sobre ruido destinadas a limitar las perturbaciones acústicas desde las instalaciones industriales hasta las zonas residenciales. Estas regulaciones varían en detalle y claridad, algunas especifican estándares y condiciones específicas de emisión de ruido, mientras que otras solo especifican límites de decibeles.

En algunas regiones, es posible que aún no se hayan establecido regulaciones sobre el ruido relacionadas con los sistemas de almacenamiento de energía en baterías. Sin embargo, los desarrolladores de sistemas de almacenamiento de energía con baterías también deberían considerar plenamente el impacto en el medio ambiente y las posibles reacciones negativas de los residentes, incluso si la ley no exige explícitamente la reducción del ruido.

Por ejemplo, los estándares de la Asociación Nacional de Fabricantes Eléctricos (NEMA) de Estados Unidos definen claramente los niveles de ruido de los equipos eléctricos cuando cumplen con la clasificación NEMA.

Además, la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) y el Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE) también han desarrollado estándares para la salida de sonido de varios tipos de equipos eléctricos. De manera similar, el Instituto de Aire Acondicionado, Calefacción y Refrigeración (AHRI), la Sociedad Estadounidense de Ingenieros de Calefacción, Refrigeración y Aire Acondicionado (ASHRAE), el Instituto Nacional Estadounidense de Estándares (ANSI) y la Organización Internacional de Estándares (ISO) también han publicado normas para sistemas de refrigeración.

Estos estándares no solo proporcionan especificaciones para la industria del almacenamiento de energía, sino que también se pueden combinar con datos reales de medición de sonido de los sistemas de almacenamiento de energía en baterías para evaluar y gestionar de manera más integral el ruido de los sistemas de almacenamiento de energía en baterías.

Ø Modelado sonoro de sistemas de almacenamiento de energía en baterías.

Durante la fase de diseño de los sistemas de almacenamiento de energía en baterías, los consultores acústicos y los expertos técnicos deben identificar y determinar con precisión las principales fuentes de sonido en diversos equipos. Los proveedores de equipos pueden proporcionar datos detallados sobre las emisiones de ruido de los productos. Al utilizar estos datos para construir un modelo acústico, se puede simular el nivel de sonido generado por el sistema de almacenamiento de energía de batería en su entorno (como una zona residencial).

El modelo acústico no sólo incluye las fuentes de sonido de cada dispositivo del sistema de almacenamiento de energía en baterías, sino que también tiene en cuenta las características del terreno circundante. Los resultados finales de la evaluación del modelado se compararán con los estándares de límite de ruido aplicables al proyecto de ingeniería.

No todos los fabricantes de equipos de sistemas de almacenamiento de energía en baterías proporcionan datos sobre el ruido de sus productos. En un sistema de almacenamiento de energía en batería, varios equipos pueden provenir de múltiples proveedores diferentes, y la falta de cierta información sin duda aumenta la dificultad de modelar con precisión el nivel de ruido del sistema de almacenamiento de energía.

Ø Medir los niveles de sonido ambiental.

Muchas regulaciones sobre ruido (como las del Departamento de Protección Ambiental de Massachusetts) estipulan que los niveles de sonido de las instalaciones industriales no deben exceder ciertos umbrales de condiciones ambientales. Estos niveles de sonido ambiental deben determinarse antes de que se instale la instalación industrial o cuando la instalación esté completamente cerrada.

Por lo general, el sonido ambiental se mide durante una semana o más en condiciones climáticas relativamente tranquilas para obtener una caracterización integral del entorno sonoro del sitio. Debido a que los límites de ruido están relacionados con las condiciones ambientales del sitio, las áreas tranquilas requieren límites más bajos que las áreas ruidosas.

Las normas sobre ruido en otros ámbitos suelen estipular que existe un límite superior fijo para el ruido generado por los sistemas de almacenamiento de energía con baterías. Es posible que esto no requiera verificación en el sitio, pero generalmente se recomienda utilizar métodos de medición del ruido ambiental para ayudar a combinar los resultados del trabajo de modelado con los escenarios ambientales existentes.

Controlar el ruido

El control del ruido de los sistemas de almacenamiento de energía en baterías es un proceso de mejora continua. Si el diseño y disposición de los equipos generadores de ruido excede los límites de ruido asociados con el proyecto de ingeniería, el consultor acústico debe diseñar nuevas soluciones para reducir los niveles de ruido. Al considerar el modelo fuente/ruta/receptor, se pueden encontrar soluciones efectivas a los problemas de ruido.

Los operadores del sistema pueden integrar varias medidas de mitigación en el modelo acústico de la instalación y el área circundante. El ruido sólo puede controlarse eficazmente si los niveles sonoros previstos cumplen con los estándares de ruido asociados con el sistema de almacenamiento de energía de la batería.

Una vez instalado el sistema de almacenamiento de energía en baterías, es necesario medir los niveles de sonido para verificar el cumplimiento de los estándares de ruido del sitio. Esto generalmente se hace por la noche cuando el nivel de ruido es más bajo en el ambiente. Puede ser necesario encender y apagar todos los equipos del sistema de almacenamiento de energía en batería durante un período de tiempo para evaluar completamente sus características generales de ruido.

Los equipos utilizados para medir el sonido ambiental deben cumplir con las normas internacionales estándar sobre la precisión del equipo de medición. Estos dispositivos se clasifican según aspectos como su precisión y rendimiento.